MQ8260A曲轴磨床电气控制电路设计4.doc

辽 宁 工 业 大 学电气控制技术课程设计（论文）题目： MQ8260A曲轴磨床电气控制电路设计 院（系）： 软件工程学院 专业班级：楼宇智能化工程技术班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 李宝国 教师职称： 教 授 起止时间：2010年6月14日-2010年6月25日课程设计（论文）任务及评语院（系）：软件学院 教研室： 学 号学生姓名专业班级楼宇智能化工程技术班课程设计（论文）题目MQ8260A曲轴磨床电气控制电路设计课程设计（论文）任务 要求设计报告严格按照设计要求书写（见附页）。具体设计包括内容如下：1、 查阅资料，了解磨床的基本结构，掌握运动过程。2、 确定电气传动方案。3、 设计控制电路（包括主电路、控制电路及辅助电路）。4、 详细阐述分析其工作原理。5、 选择各种电器设备（列出清单）。6、 对课程设计进行总结。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日目 录第1章 课程设计目的与要求11.1课程设计目的11.2课程设计要求1第2章 MQ8260A曲轴磨床电气传动方案22.1 MQ8260A型曲轴磨床的电气传动方案22.2机床调速要求和实现2第3章 MQ8260A曲轴磨床控制电路设计43.1 主电路43.2控制电源及保护电路设计43.2.1信号控制电路设计53.3动力电路设计5第4章 电器元件的选择6第5 章课程设计总结9参考文献.10第一章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的 通过对MQ8260A型曲轴磨床电气控制系统设计，使学生初步掌握电气控制系统的设计方法，以及电气常用元器件的选型；使学生初步具有控制系统主电路、控制电路的分析和设计方法；同时使学生掌握电气线路原理图的绘制方法，为今后走上工作岗位应用电气控制基本理论知识奠定良好的基础。1.2 课程设计要求按课程设计指导书提供的课题，根据基本学时分配合理安排设计时间，并独立完成各方面的设计。选择同一题目的同学，可以共同协作完成一个控制系统的开发任务。要求书写详细的设计说明书，对有复杂的系统设计的部分，应画出电气线路原理图，写出全部的分析。1、设计主电路2、设计基本控制电路3、设计保护环节，完善控制线路4、对线路工作原理进行分析，最后审查确定线路的可靠性第二章 MQ8260A曲轴磨床电气传动方案21 MQ8260A型曲轴磨床的电气传动方案(1) 砂轮由电动机M1传动单向旋转磨削；(2) 水泵电动机M2的起、停与砂轮同步：砂轮电机起动水泵即起动，砂轮停转水泵停止。(3)头架卡盘由电动机M3单向传动运转，并可以点动调整；(4) 油泵电动机M4，首先起动，油泵工作后，其余各电动机方可起动，油泵润滑于机床工作始终；(5) 工作台由电动机M5传动。拖动台面在限定行程内向左、向右移动；(6) 任何一台电动机过载发热，整个控制回路断电。所有电机全部停转。电动机型号及额定参数为：M1 Y132M4 7.5kw 380V 1440rminM2 DB25A 0.12kw 380V 3000rminM3 Y90L6 1.1kw 380V 910rminM4 A028014/B14 0.55kw 380V 1400rminM5 A028014/B14 0.55kw 380V 1400rmin2. 2 机床调速要求和实现多数机床都要求选择最经济的切削速度以发挥机床和刀具的最大效益。一方面，随着工件的大小、材料性质、要求的尺寸精度、表面粗糙度以及所用刀具的不同，最经济的切削速度亦不相同；另一方面，机床的快速进刀、快速退刀和对刀调整等辅助工作也需要不同的运动速度。因此，为了保证机床能在不同的速度下工作，要求包括主拖动和进给拖动在内的电力拖动系统，必须具备调节速度的功能。为满足上述机床对调速的要求，一般可视具体情况采用机械有级调速系统、电气-机械有级调速系统、电气无级调速系统。1机械有级调速系统在机械有级调速系统中，电动机采用不调速的鼠笼异步电动机，而速度调节通过改变齿轮箱的变速比来实现。这种系统的优点是：负载转矩是经机械传动机构传到电动机轴上的，电动机轴上的转矩等于负载转矩的传动比的倒数倍，因此在降速系统中可以选择转矩较小的电动机。普通车床、钻床、铣床和小镗床一般都采用这种机械有级调速系统。2电气-机械有级调速系统在机械有级调速系统中，用多速笼型异步电动机代替单速笼型异步电动机，这样的系统就是电气-机械有级调速系统 。一般说来，在总的变速级数一定的情况下，采用多速电动机可以简化机械传动机构，但多速电动机的价格比单速电动机贵得多，因此，在采用多速电动机后若不能有效地减小机床变速箱或机床成本，则应优先采用单速电动机。3电气无级调速系统通过直接改变电动机转速来实现机床工作机构转速的无级调节，这种调速系统调速范围宽、可实现平滑调速、调速精度高、控制灵活，还可大大简化机床的机械传动机构。加工时，由于毛坯余量的变化、工件材质不均匀等原因，使电动机负载发生扰动，这种扰动会引起电动机转速的波动，影响加工质量。低速时甚至会影响电动机的正常运转。因此，要设法使电动机转速不随外界扰动而变化，始终能精确地保持在给定的数值上，这就需要速度能自动调节、亦称稳速。一般要用闭环控制系统才能实现稳速。第3章 MQ8260A曲轴磨床控制电路设计3. 1 主电路统一检查整理后，发现KM3的辅助常开触头用了三对，由接触器结构所限需要增设一只中间继电器KA1；考虑到台面电动机点动控制、短时工作的特点，过载的可能性不大，可省掉热继电器FR5。完善后的电气控制原理图如图3.1所示。图3.1 电气控制原理3. 2 控制电源及保护电路设计控制电路采用控制变压器供电：380/110、24、63伏电压；容量按前述方法计算后选定。不同等级电压按其负载电流选择熔断器作短路保护，据方案要求，各电动机过载保护串联于总控制电路中，控制电路设置紧急式总停按钮SB，必要时急停保护。其控制保护电路如图3.2所示。图3.2控制保护电路321 信号控制电路设计该机床应设置局部照明灯EL一台，电源指示信号灯HL1和油泵工作指示信号灯HL2各一个。电路如图3.2.1所示。图3.2.1 信号控制电路3. 3 动力电路设计由电气传动总体方案知：除拖动台面左右移动的电动机M5需要正反转控制外，其它几台电动机均不必反转；砂轮电动机M1与水泵电机M2应联动控制；为方便砂轮的修整，M2增设插口以灵活插取；按电动机编号顺序依次排列，并加上短路保护及过载保护装置。动力电路如图3.3所示。图 3.3 动力电路图第四章 电器元件的选择1根据对控制元件功能的要求，确定电器元件类型2根据电器控制的电压、电流及功率的大小确定元器件的规格。3确定元器件预期的工作环境及供应情况，如防油、防尘、防爆及货源等。4确定元器件在应用时所需的可靠性等。4. 1 按钮按钮是短时切换小电流控制电路的开关。应根据控制功能选择按钮的结构型式及颜色，如紧急操作选蘑菇形钮帽的紧急式，特殊需要选指示灯式或旋钮式等。停止按钮用红色，启动用绿、黄等色。根据同时控制的路数、通或断，选择触头对数及种类，进而确定所需型号。按钮的额定电压：交流500V、直流440V。额定电流5A。机床常用型号有LA2、LA10、LA18、LA19、LA20等产品。4. 2 刀开关又称闸刀，主要作用是接通或断开长期工作设备的电源。也用于控制不经常启动、制动的容量小于5.5 kW的电动机，考虑到电动机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应等于(35)倍异步电动机的额定电流。刀开关主要根据电源种类、电压等级、电动机容量、所需极数及使用场合来选用。一般刀开关的额定电压不超过500V，额定电流有10A至上千A的多种等级，有些刀开关还带有熔断器。4. 3 组合开关组合开关主要用于机床电源的引入与隔离。也可以用它控制5.5kW以下异步电动机的启停，但每小时的接通次数不宜超过1020次，开关的额定电流一般可取电动机额定电流的1.52.5倍。组合开关主要根据电源种类、电压等级、相数、电气设备的额定容量等进行选用。开关的额定电压应大于被控电气设备的额定电压等级，额定电压500V的开关适用于交流380V，额定电压250V的开关适用于交、直流220V的控制。常用产品有HZ系列：HZ1、HZ2、HZ10等。 4. 4 行程开关行程开关也称限位开关。用于控制电路的自动限位切换。根据控制功能及安装位置、控制路数，选择触头种类、数量、结构型号及安装尺寸。机床常用行程开关有LX2、LX19及LXW-11、JLXK1-11型等系列产品。行程开关的额定电压：交流500，直流440V，额定电流5A。操作频率：12002400次/小时。LX19型及JLXK1型行程开关均备有一对动合和一对动断触头，且有自动复位和非自动复位两类。LXW-11型及JLXK-11型是微动开关，体积小、动作灵敏、机床中应用较多。JW2型为组合行程开关，最多可备有5对动合、5对动断共10对触头。可实现多路控制。4. 5 电源开关联锁机构电源开关联锁机构与相应的断路器和组合开关配套使用，主要用于电柜接通电源、断开电源和柜门与开关联锁，以达到在切断电源后才能打开门，门关闭好后才能接通电源的效果。当门打开时，电源开关不能闭合，除非采取其他措施。操作者不用机床时，锁住开关和柜门，以起到安全保护作用。电源开关联锁机构有DJL系列和JDS系列。4. 6 自动空气断路器自动空气断路器又叫做自动开关或空气开关，可实现短路、过载和失压保护。是常用的多性能低压保护电器。自动空气断路器主要根据额定电压、额定电流和允许切断的极限电流来选择。其脱扣器的额定电流应大于等于负载允许的长期平均电流；极限分断能力要大于等于电路最大短路电流。脱扣器的电压、整定电流应根据如下原则确定：欠电压脱扣器的额定电压应等于主电路的额定电压。4. 7 熔断器熔断器用于短路保护，其选择内容主要是熔断器种类、额定电压、额定电流等级以及熔断体的额定电流，其中熔断体额定电流的选择是熔断器选择的核心。1）负载电流平稳的电气设备如照明信号、电阻炉等，熔体电流略大于线路的额定电流。 2）具有冲击电流的电气设备如感应电动机，起动电流为额定电流的57倍，则应按经验公式计算选用。在确定熔断器额定电流时还应考虑接触器触头的承受能力。4. 8 接触器选择接触器主要依据以下数据：电源种类（直流或交流）；主触点额定电压和额定电流；辅助触点的种类、数量和触点的额定电流；电磁线圈的电源种类、频率和额定电压，额定操作频率等。交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流、额定电压，线圈电压等。为保证安全，一般接触器吸引线圈选择较低的电压。但如果在控制线路比较简单的情况下，为了省去变压器，可选用380V电压。值得注意的是，接触器产品系列是按使用类别设计的，所以要根据接触器负担的工作任务来选用相应的产品系列，交流接触器使用类别有AC-0AC-4五大类。AC-0类用于感性负载或阻性负载，接通和分断额定电压、额定电流。AC-1类用于启动和运转中断开绕线转子电动机，在额定电压下，接通和分断2.5倍额定电流。AC-2类用于启动、反接制动、反向与密接通断绕线型电动机。在额定电压下，通断2.5倍额定电流。AC-3类用于启动和运转中断开笼型异步电动机。在额定电压下接通6倍额定电流，在0.17倍额定电压下分断额定电流。AC-4类用于启动、反接制动、反向与密接通断笼型异步电动机。额定电压下通断6倍额定电流。第五章 课程设计总结经过了整整两周的忙碌，查找资料与多次修改终于课程设计即将结束了。 可给我带来的收获却远远超出了我们的预想。本次的课程设计，提高了我们各方面的能力操作实践面面俱到。通过这种学习和能力的培养，以加强自我发现问题分析问题解决问题的能力，认真主动完成课设的要求。有问题及时主动通过各种方式与教师联系沟通。我们学生主要发挥自主学习的能力，充分利用时间，安排好课设的时间计划，并在课设过程中不断检测自己的计划完成情况，及时的向教师汇报。每个过程都反映了我们应用课程的某部分知识解决某个问题的结果，通过完成这些电气控制系统的开发，巩固、加深了对相关知识的理解，加强了知识之间的联系，促进了知识的迁移和应用 。而我们并不是一切顺利的，在研究中遇到了各种各样的大大小小问题，是我们自己都无法想象的。课设它需要设计者具有全面的专业知识、缜密的思维、严谨的工作态度以及较高的分析问题、解决问题的能力，而我在很多方面还有欠缺。经过老师和同学的细心讲解，帮助最终才得以完成。任何事情都不是简单容易的，经过这次课程设计更是让我理解了这些话语。最后，我要衷心感谢老师在我的设计过程中给予我的极大帮助，他耐心，细心的讲解，分析。使我能够及时、顺利地完成此次的设计。同时，也要感谢我的同学在本次控制系统课程设计过程中给予我的支持和帮助，虽然自己的设计也很困难，可还是抽出时间帮助我，这让我很是感动。参考文献1 张凤珊电气控制及可编程序控制器中国轻工业出版社20032 陈远龄.机床电气自动控制.重庆大学出版社.1998.83 马志溪电气工程设计机械工业出版社20024 刘增良，刘国亭电气工程CAD中国水利水电出版社20025 齐占庆，王振臣电气控制技术机械工业出版社20026 史国生电气控制与可编程控制器技术化学工业出版社20037 郁汉琪电气控制与可编程序控制器应用技术东南大学出版社20038 张万忠可编程控制器应用技术化学工业出版社20019 王兆义小型可编程控制器实用技术机械工业出版社200210 齐占庆等.电气控制技术.机械工业出版社.2002.511 吴晓君，杨向明电气控制与可编程控制器应用中国建材工业出版社200412 李道霖电气控制与PLC原理及应用电子工业出版社2004